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《走向高考》2013高考物理总复习 3-2牛顿第二定律 63张


走向高考· 物理
人教版 ·高考一轮总复习

路漫漫其修远兮 吾将上下而求索

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必考内容

必考内容

第三章 牛顿运动定律

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第三章
牛顿运动定律

必考内容

第三章 牛顿运动定律

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第2讲

牛顿第二定律

必考内容 第三章

第2讲

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考点体验

题型突破

课后强化作业

必考内容 第三章

第2讲

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考点体验

必考内容 第三章

第2讲

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牛顿第二定律
考点自清 1.内容:物体的加速度跟它所受的合外力成正比 ,跟物 体的质量成 反比 ,加速度的方向与 合外力的方向 相同。 2.表达式:F 合=ma。 3.物理意义:牛顿第二定律揭示了 物体的加速度 跟
它受的合外力 及物体本身质量的关系。

必考内容 第三章

第2讲

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归纳领悟 1.牛顿第二定律的几个特性 对于牛顿第二定律,不能仅仅满足于记住公式,在使用 时应熟练掌握牛顿第二定律的几个特性:矢量性:a 与 F 合的 方向相同,已知 F 合的方向,可推知 a 的方向,反之亦然;瞬 时性:a 与 F 合同时产生,同时变化,同时消失;相对性:用 F合 a= m 求得的加速度 a 是相对地面的(或惯性参照系);对相对

必考内容 第三章

第2讲

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于地面有加速度的参考系(如加速上升的电梯), 牛顿定律不适 用;独立性:F 合产生的 a 是物体的总加速度,x 方向的合外 力产生 x 方向的加速度, 方向的合外力产生 y 方向的加速度。 y 牛顿第二定律的分量式为∑Fx=max,∑Fy=may;同体性:a F合 = m 各量都是属于同一物体的,即研究对象的统一性;同单 F合 位制:a= m 中各量必须用国际单位表示。

必考内容 第三章

第2讲

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2.牛顿第二定律公式分析 F合 F合 a= m ;m= a ;F 合=ma。 上述 3 式均可用来表示牛顿第二定律,但要注意它们的 物理意义不同。 由牛顿第二定律 F 合=ma 可知:只要作用在物体上的合 外力不为零,物体就产生加速度,速度就要变化,但物体产 生的加速度与原来物体的运动状态无关。

必考内容 第三章

第2讲

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力学单位制

考点自清 在力学中,选用 长度、质量、时间 三个物理量的单位 作为基本单位,选定基本单位后,由物理公式推导出的单位 叫导出单位 .基本单位和导出单位一起组成单位制 .

必考内容 第三章

第2讲

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1.基本单位:所选定的基本物理量的单位. 2.导出单位:根据物理公式中其他物理量和基本物理量 的关系,推导出的物理量的单位。

必考内容 第三章

第2讲

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归纳领悟 1. 从根本上说, 所有的物理量都是由基本物理量构成的, 在力学范畴内,所有的力学量都是由长度、质量和时间这三 个基本物理量组成的,因此基本物理量的单位选定也就决定 了其他导出物理量的单位。 国际单位制: 1960 年第 11 届国际计量大会制订了一种国 际通用的、包括一切计量领域的单位制,叫做国际单位制, 其法文简称为 SI。

必考内容 第三章

第2讲

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2.以下是国际单位制中的七个基本物理量和相应的国际 单位制中的基本单位
物理量名称 长度 质量 时间 电流 热力学温度 发光强度 物质的量 物理量符号 l m t I T l,(lV) n,U 单位名称 单位符号 米 m 千克(公斤) kg 秒 s 安(培) A 开(尔文) K 坎(德拉) cd 摩(尔) mol

必考内容 第三章

第2讲

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3.物理公式不仅决定了物理量之间的关系, 也决定了物理 量单位间的关系,推导物理量的单位要借助物理公式,依据 单位是否正确可以判断物理公式是否正确。

必考内容 第三章

第2讲

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题型突破

必考内容 第三章

第2讲

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力和运动关系的定性分析
命题规律 分析物体的运动情况主要从两个方面分析:

先分析物体的初状态(即初速度),由牛顿第一定律知物体具 有维持原来状态的性质(即惯性),再分析物体的受力,由牛 顿第二定律知力是产生加速度(即改变物体运动状态)的原 因。两者结合起来就能确定物体的运动情况。常以选择题形 式出现。

必考内容 第三章

第2讲

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如图所示,一轻弹簧一端系在墙上的 O 点,自由 伸长到 B 点。 今用一小物体 m 把弹簧压缩到 A 点, 然后释放, 小物体能运动到 C 点静止,物体与水平地面间的动摩擦因数 恒定,下列说法正确的是( )

必考内容 第三章

第2讲

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A.物体从 A 到 B 速度越来越大,从 B 到 C 速度越来越 小 B.物体从 A 到 B 速度越来越小,从 B 到 C 加速度不变 C.物体从 A 到 B 先加速后减速,从 B 到 C 一直减速运 动 D.物体在 B 点受力为零

必考内容 第三章

第2讲

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[解析] 物体在 A 点时受两个力作用,向右的弹力 kx 和 向左的摩擦力 Ff,合力 F 合=kx-Ff,物体从 A→B 的过程, 弹力由大于 Ff 减至零,所以开始一段合力向右,中途有一点 合力为零,然后合力向左,而 v 一直向右,故先做加速度越 来越小的加速运动,在 A 到 B 中途有一点加速度为零,速度 达最大,接着做加速度越来越大的减速运动。物体从 B→C 过程,F 合=Ff 为恒力,方向向左,所以继续做加速度不变的 匀减速运动,故 C 正确。
[答案] C
必考内容 第三章 第2讲

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[总结评述] (1)力和加速度具有瞬时对应性。 (2)速度的改变需经历一定的时间,不能突变。 (3)本题中速度最大的位置出现在 A、B 间,而不是在 B 处。

必考内容 第三章

第2讲

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(2012· 滨州模拟)如图所示,在汽车车厢中悬挂一小球, 实验表明,当汽车做匀变速直线运动时,悬线将与竖直方向 成某一稳定角度。若在车厢底板上还有一个跟其相对静止的 物体 m1,则关于汽车的运动情况和物体 m1 的受力情况正确 的是( )

必考内容 第三章

第2讲

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A.汽车一定向右做加速运动 B.汽车可能向左运动 C.m1 除受到重力、底板的支持力作用外,还一定受到 向右的摩擦力作用 D.m1 除受到重力、底板的支持力作用外,还可能受到 向左的摩擦力的作用
[答案] BC

必考内容 第三章

第2讲

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[解析] 根据题图可知汽车的加速度为 a=gtanθ 且方向 向右,汽车可能向右做加速运动或向左做减速运动,故 A 错 误,B 正确。m1 所受合力方向应向右,m1 除受到重力、底板 的支持力作用外,还一定受到向右的摩擦力作用,C 正确,D 错误。

必考内容 第三章

第2讲

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力与加速度的瞬时对应关系
命题规律 考查对牛顿第二定律的瞬时性的理解,会分

析物体受力情况,特别是系统中有弹簧弹力作用时,弹簧需 要较长的形变恢复时间,在瞬时问题中,其弹力不能突变、 大小不变的特点的应用。

必考内容 第三章

第2讲

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如图所示,竖直放置在水平面上的轻质弹簧上放着 质量为 1kg 的物体 A,处于静止状态,若将一个质量为 2kg 的物体 B 竖直向下轻放在 A 上的一瞬间, B 对 A 的压力大 则 小为(取 g=10m/s2)( )

必考内容 第三章

第2讲

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A.20N

B.0

C.15N

20 D. N 3

必考内容 第三章

第2讲

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[解析]

物体 A 处于静止状态时,受力平衡。F=GA=

10N,当 B 物体放在 A 上的瞬间。A、B 两物体有一共同加速 度。以 A、B 整体为研究对象,则有 (mA+mB)g-F=(mA+mB)a, 20 2 a= m/s ,以 B 为研究对象 3 mBg-FN=mBa

必考内容 第三章

第2讲

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20 FN=mBg-mBa= N。 3 故 D 项正确。

[答案] D

必考内容 第三章

第2讲

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[总结评述] B 物体放在 A 上的瞬间, 弹簧的弹力是不变 的,这是解答该题的关键。

必考内容 第三章

第2讲

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(2012· 安徽省城名校联考)在光滑水平面上有一质量为 1kg 的物体, 它的左端与一劲度系数为 800N/m 的轻弹簧相连, 右端连接一细线。物体静止时细线与竖直方向成 37° 角,此时 物体与水平面刚好接触但无作用力,弹簧处于水平状态,如 图所示,已知 sin37° =0.6,cos37° =0.8,重力加速度 g 取 10m/s2,则下列判断正确的是( )

必考内容 第三章

第2讲

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A.当剪断细线的瞬间,物体的加速度大小为 7.5m/s2 B.当剪断弹簧的瞬间,物体所受合外力为 15N C.当剪断细线的瞬间,物体所受合外力为零 D.当剪断弹簧的瞬间,物体的加速度大小为 7.5m/s2

[答案]

A
必考内容 第三章 第2讲

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[解析] 对物体受力分析,由平衡条件可知,在剪断细线 mg 或弹簧前,绳上弹力大小为 T1= =12.5N,弹簧的弹力 cos37° 大小为 T2=mgtan37° =7.5N;当剪断细线的瞬间,绳上弹力 突变为零,弹簧弹力不变,物体还受到地面竖直向上的支持 力,该支持力平衡物体重力,所以物体所受的合力为 7.5N, 加速度大小为 7.5m/s2, 选项 A 对, 错, C 当剪断弹簧的瞬间, 弹簧的弹力突变为零,绳子的弹力也消失,地面对物体竖直 向上的支持力平衡物体重力,物体的合外力为零,加速度也 为零,选项 B、D 均错误。
必考内容 第三章 第2讲

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合成法在牛顿第二定律解题中的应用

命题规律

物体受两个不共线的力作用时,物体做变速

运动。利用合成法求物体运动的加速度。

必考内容 第三章

第2讲

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如图所示,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的 夹角为 θ,在斜杆下端固定有质量为 m 的小球,下列关于杆 对球的作用力 F 的判断中,正确的是( )

必考内容 第三章

第2讲

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A.小车静止时,F=mgcosθ,方向沿杆向上 B.小车静止时,F=mgcosθ,方向垂直杆向上 ma C.小车向右以加速度 a 运动时,一定有 F= sinθ D.小车向左以加速度 a 运动时,有 F= ?ma?2+?mg?2, a 方向斜向左上方,与竖直方向的夹角为 α=arctang

必考内容 第三章

第2讲

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[解析] 由题意可知,小球与车具有相同的运动状态,小 车静止,球也静止.对球进行受力分析,静止时所受合力为 零,即杆对球的作用力应与球所受的重力平衡.重力竖直向 下, 杆对球的作用力应竖直向上,A、B 错。当车向右加速时, 球的加速度也向右,那么球所受的合力应向右,大小为 ma。 球所受的合力由球受到的重力和杆的作用力合成,根据合成 法则, 杆的作用力大小应为 ?ma?2+?mg?2, 方向斜向右上方,

必考内容 第三章

第2讲

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a 与竖直方向的夹角为 arctang;若加速度为 a=gtanθ,则杆对 球的作用力一定沿杆的方向。车向左加速与向右加速分析一 样。

[答案]

D

必考内容 第三章

第2讲

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水平匀速运动的车厢内装满西瓜,其中质量为 m 的西瓜 A 受到周围其他西瓜的作用力大小为________,当车厢以加 速度 a 向右运动时,A 所受到的作用力大小为________,方 向________。如图所示。

必考内容 第三章

第2讲

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[答案] mg
[解析]

?ma?2+?mg?2

竖直右偏 θ=arctana/g

把西瓜 A 的受力简化为只受重力和一个等效弹

力(周围其他西瓜对它的作用力之和)作用下的问题。

必考内容 第三章

第2讲

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正交分解法在牛顿第二定律解题中的应用

命题规律

对于物体受三个力以上,物体做匀加速运动

的问题,利用正交分解法解答。

必考内容 第三章

第2讲

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如图所示,质量为 80kg 的物体放在安装在小车上 的水平磅秤上,小车在平行于斜面的拉力 F 作用下沿斜面无 摩擦地向上运动,现观察到物体在磅秤上读数为 1000N.已知 斜面倾角 θ=30° ,小车与磅秤的总质量为 20kg,求:

必考内容 第三章

第2讲

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(1)拉力 F 为多少? (2)物体对磅秤的静摩擦力为多少? 3 (3)若小车与斜面间有摩擦,动摩擦因数为 ,斜面质量 3 为 100kg,试求斜面对地面的压力和摩擦力分别为多少?(A 一直静止在地面上)

必考内容 第三章

第2讲

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[解析]

(1)选物体为研究对象, 将加速度 a 沿水平和竖直

方向分解,则有: N-mg=masinθ?a=5m/s2 取小车、物体、磅秤这个整体为研究对象受力分析如图, M=100kg,

必考内容 第三章

第2讲

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受力分析得:F-Mgsinθ=Ma 所以 F=Mgsinθ+Ma=1000N

必考内容 第三章

第2讲

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(2)f 静=macosθ=200 3N 根据牛顿第三定律得,物体对磅秤的静摩擦力为 200 3 N,方向水平向左 (3)对斜面受力分析如图所示,得: f 地=N″sinθ+f′cosθ=Mgcosθsinθ+μMgcos2θ =500 3N FN=MAg+N″cosθ-f′sinθ=1500N

必考内容 第三章

第2讲

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由牛顿第三定律得:斜面对地面的压力为 1500N,方向 向下; 摩擦力为 500 3N,方向水平向右。

必考内容 第三章

第2讲

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[答案]

(1)1000N

(2)200 3N

水平向左 方向水平向右

(3)1500N

方向向下 500 3N

必考内容 第三章

第2讲

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[总结评述] 正交分解法: 当物体受到两个以上的力作用 而产生加速度时,通常采用正交分解法解题,为减少矢量的 分解,建立坐标系时,确定 x 轴的正方向常用三种方法: (1)分解力不分解加速度。此时一般规定加速度 a 的方向 为 x 轴正方向,垂直于加速度的方向为 y 轴,有∑Fx=ma(沿 加速度方向),∑Fy=0(垂直加速度方向)。

必考内容 第三章

第2讲

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(2)分解加速度不分解力。此法以某种力的方向为 x 轴正 方向,建立直角坐标系,再把加速度分解在 x 轴和 y 轴上。 (3)既分解力又分解加速度。此法根据所要研究的问题, 确定 x 轴的方向和 y 轴的方向,再把力、加速度或速度等矢 量同时分解在 x 轴和 y 轴上,有∑Fx=max,∑Fy=may。

必考内容 第三章

第2讲

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如图所示,质量为 m 的人站在自动扶梯上,扶梯正以加 速度 a 向上减速运动,a 与水平方向的夹角为 θ。求人所受到 的支持力和摩擦力。

[答案] m(g-asinθ) macosθ
必考内容 第三章 第2讲

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[解析] 以人为研究对象,他站在减速上升的电梯上,受 到竖直向下的重力 mg 和竖直向上的支持力 FN,还受到水平 方向的静摩擦力 F 静, 由于物体斜向下的加速度有一个水平向 左的分量, 故可判断静摩擦力的方向水平向左, 人受力如图(a) 所示,建立如图所示的坐标系,并将加速度分解为水平方向 加速度 ax 和竖直方向加速度 ay,如图(b)所示,则 ax=acosθ, ay=asinθ。

必考内容 第三章

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由牛顿第二定律得 F 静=max,mg-FN=may,解得 F =macosθ,FN=m(g-asinθ)。



必考内容 第三章

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牛顿第二定律与图象的结合

命题规律

根据速度—时间图象或力—时间图象判断物

体运动情况或受力情况分析。考查识图能力和从图中获取信 息的能力。

必考内容 第三章

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(2012· 青岛质检)如图所示,木板 OA 可绕轴 O 在竖 直平面内转动,某研究小组利用此装置探究物块的加速度 a 与斜面倾角 θ 之间的关系。已知物块始终受到方向沿斜面向 上、大小为 F=8N 的拉力作用,由静止开始运动,物块的质 量 m=1kg,通过多次改变斜面倾角 θ,重复实验,用测得的 数据描绘出了如图所示的 a-θ 关系图象。若物块与木板间的 动摩擦因数为 μ=0.2,物块与木板间的最大静摩擦力等于滑 动摩擦力,重力加速度 g=10m/s2。求:

必考内容 第三章

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(1)图象与 a 轴交点坐标 a0; (2)图象与 θ 轴交点坐标 θ1 满足的条件(用代数式表示); (3)如果木板长 L=2m,倾角 θ=37° ,物块在 F 的作用下 从 O 点由静止开始运动,要使物块不冲出木板顶端,力 F 作 用的最长时间。(sin37° =0.6,cos37° =0.8)

必考内容 第三章

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[解析]

(1)对物块,θ=0° 时,有 解得:a0=6m/s2

F-μmg=ma0

(2)当 θ=θ1 时,物块的加速度恰好为零,有 F-μFN-mgsinθ1=0 FN=mgcosθ1 以上两式联立解得:cosθ1+5sinθ1=4

必考内容 第三章

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(3)设 F 最长作用时间为 t,有 F-mgsinθ-μmgcosθ=ma1 1 2 v=a1t,x1= a1t 2 撤去 F 后,有 mgsinθ+μmgcosθ=ma2 v2=2a2(L-x1) 解得:t= 9.5≈3.1(s)
[答案] (1)6m/s2 (2)cosθ1+5sinθ1=4 (3)3.1s
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[总结评述] 图象在物理学中的应用十分广泛, 这是因为 它具有以下优点:(1)能形象地表达物理规律;(2)能直观地描 述物理过程;(3)能鲜明地表示物理量之间的依赖关系。因此, 理解图象的物理意义,自觉地运用图象分析表达物理规律, 是十分必要的。

必考内容 第三章

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(2012· 山东潍坊一模)如图甲所示,光滑水平面上,木板 m1 向左匀速运动。 t=0 时刻, 木块 m2 从木板的左端向右以与 木板相同大小的速度滑上木板,1 时刻, t 木块和木板相对静止, 共同向左匀速运动。以 v1 和 a1 表示木板的速度和加速度;以 v2 和 a2 表示木块的速度和加速度,以向左为正方向,则图乙 中正确的是( )

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[答案]

BD

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[解析] 二者相对静止前,木块 m2 受到的摩擦力水平向 左,木板 m1 受到的摩擦力水平向右,故 a2 方向为正,a1 方向 为负;根据题述“t1 时刻,木块和木板相对静止,共同向左匀 速运动”可知,木块加速度大小大于木板,图象 B、D 正确。

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课后强化作业(点此链接)

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